研究人員在穀神星內部發現有機物質儲藏的新證據
研究人員利用美國國家航空暨太空總署(NASA)黎明號(Dawn)任務的數據,發現了矮行星穀神星(Ceres)內部有機物質儲藏的新證據。他們的研究以2017年在穀神星厄努特環形山附近發現的有機化合物為基礎。這些化合物以前被認為是由彗星或小行星撞擊沉積而成的,現在被認為是內源性的,這意味著穀神星擁有能夠支持生物過程的內部能量。 這項發現凸顯了穀神星作為太陽系內重要天體的作用,對未來太空探索和研究其他地方的生命維持環境有潛在影響。

六年前,美國國家航空暨太空總署(NASA)的”黎明號”任務向地球發送了最後一個訊號,結束了對穀神星和灶神星這兩個小行星帶最大天體的探索。 從那時起,穀神星–一顆富含水和地質活動跡象的矮行星–一直是科學界對其起源和進化爭論的主題。
現在,由安達盧西亞天文研究所(IAA-CSIC)的研究人員領導的一項研究利用黎明號任務數據和先進的分析技術,發現了11個新區域,表明其內部存在有機物質儲藏庫。 這些發現發表在行星科學雜誌上,為了解這顆行星隱藏的化學成分提供了寶貴的資訊。

黎明號”太空船的數據顯示了埃爾努特隕石坑周圍發現有機物質的區域(標註為”a”至”f”)。有機物吸收帶的強度以顏色表示,較暖的顏色表示濃度較高。資料來源:NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF/MPS/DLR/IDA
對穀神星上有機化合物的新認識
2017年,”黎明”號太空船在穀神星北半球的厄努特隕石坑附近探測到有機化合物,引發了有關其來源的疑問。 一種理論認為,這些化合物是近期富含有機物的彗星或小行星撞擊後產生的。 然而,這項新研究探討了另一種可能性:這些有機物質是在穀神星內部形成的,並保存在一個不受太陽輻射影響的儲藏室中。
“這項發現的意義在於,如果這些都是內源性物質,那麼它將證實存在可以支持生物過程的內部能源,”IAA-CSIC 的研究員、該研究的第一作者胡安-路易斯-里佐斯解釋說。

這張彩色合成圖利用美國太空總署「黎明號」太空船上的取景相機拍攝的數據製作而成,展示了埃爾努特隕石坑周圍的區域。明亮的紅色部分看起來比穀神星的其他部分更紅。圖片來源:NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
穀神星直徑超過930 公里,是主小行星帶中最大的天體。 這顆矮行星與行星有一些共同特徵,但不符合行星分類的所有標準,被認為是內太陽系中僅次於地球的含水量最豐富的天體,是具有潛在天體生物學意義的海洋世界之一。
此外,由於其物理和化學特性,穀神星與一種富含碳化合物的隕石–碳質軟玉有關。 這些隕石被認為是大約46 億年前形成太陽系的物質的殘餘。
“穀神星將在未來的太空探索中發揮關鍵作用。它的水以冰的形式存在,也可能以液態的形式存在於地表之下,這使它成為一個令人感興趣的資源勘探地點,”Rizos (IAA-CSIC)說。 “在太空殖民的背景下,穀神星可以作為未來飛往火星或更遠的任務的中轉站或資源基地。”

BS1、2 和3 是在這些可能的有機化合物含量最高的區域使用FC2 相機濾光片拍攝的影像。 圖片來源:Juan Luis Rizos
為了探索這些有機化合物的性質,這項研究採用了一種新穎的方法,能夠以盡可能高的分辨率對穀神星表面進行詳細檢查,並分析有機物質的分佈。
首先,研究團隊採用了光譜混合物分析(SMA)方法–一種用於解釋複雜光譜資料的技術–來描述厄努特隕石坑中化合物的特徵。 利用這些結果,他們使用黎明號太空船的取景相機2(FC2)拍攝的高空間解析度影像系統地掃描了穀神星表面的其他部分。 該儀器可提供高解析度的空間影像,但光譜解析度較低。 透過這種方法,確定了11 個新區域,其特徵表明這些區域存在有機化合物。
這些區域大多靠近埃爾努特的赤道區域,與以前在隕石坑中發現的有機物質相比,它們在那裡受到的太陽輻射更強。 長期暴露在太陽輻射和太陽風中可能是偵測到的訊號較弱的原因,因為這些因素會隨著時間的推移降低有機物質的光譜特徵。

這張來自美國太空總署黎明號太空船的圖片顯示了矮行星穀神星上的大隕石坑Urvara(上)和Yalode(下)。 這兩個巨型隕石坑形成於不同時期。 烏爾瓦拉大約有12-1.4 億年的歷史,而亞洛德則有近10 億年的歷史。 資料來源:NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
接下來,研究人員利用黎明號太空船的VIR 成像光譜儀對候選區域進行了深入的光譜分析,該光譜儀具有很高的光譜分辨率,但空間分辨率低於FC2 相機。 兩台儀器的數據組合對於這項發現至關重要。
在候選區域中,烏爾瓦拉盆地和雅洛德盆地之間的一個區域脫穎而出,其有機物證據最為充分。 在這一區域,有機化合物分佈在一個地質單元內,該地質單元是在形成這些盆地的撞擊過程中物質噴出而形成的。
里佐斯(IAA-CSIC)解釋說:”這些撞擊是穀神星經歷過的最猛烈的撞擊,因此,與其他盆地或隕石坑噴射出的物質相比,這些物質必須來自更深的區域。如果有機物的存在得到證實,那麼它們的來源毫無疑問就是這些化合物的內源物質。
同樣參與這項工作的義大利合作者在《科學》雜誌上發表的一項相關研究也支持這些發現。 研究團隊透過實驗室實驗證明,有機化合物在太陽輻射下的降解速度比以前估計的還要快。 鑑於檢測到的數量和觀察到的降解程度,該研究表明,穀神星表面下一定存在大量有機物質。
“在穀神星這樣一個遙遠且看似惰性的地方存在有機物儲藏庫的想法,提出了太陽係其他天體也可能存在類似情況的可能性。 毫無疑問,穀神星將在不久的將來被新的探測器重新審視,而我們的研究將是確定這些任務的觀測策略的關鍵。
編譯自/ ScitechDaily